El ADN mitocondrial neandertal revela una nueva ola de migración humana desde África

Fósil del fémur de Hohlenstein-Stadel (HST) analizado en el estudio, que muestra características arcaicas / Oleg Kuchar © Photo Museum Ulm.

En los últimos años, el análisis de un número cada vez mayor de muestras de ADN tanto mitocondrial (procedente de las mitocondrias, con 16.000 pares de bases) como nuclear (del núcleo celular, con 3.000 millones de pares de bases) en restos humanos arcaicos fosilizados ha servido para reconsiderar las relaciones evolutivas entre los grupos de homínidos.

Las investigaciones del ADN nuclear, por ejemplo, indican que los neandertales son un grupo hermano de los denisovanos. Sin embargo, un nuevo estudio de ADN mitocondrial del fémur de un neandertal hallado en 1937 en la cueva Hohlenstein-Stadel, en Jura de Suabia, al sudoeste de Alemania, indica una mayor afinidad con los humanos modernos que con los denisovanos, como resultado del flujo de genes de una fuente africana hacia los neandertales hace más de 200.000 años.

Los datos genéticos fueron recuperados por un equipo dirigido por científicos del Instituto Max Planck de Historia de la Ciencia y la Universidad de Tübingen (Alemania). Este trabajo proporciona un nuevo calendario para una migración de homínidos fuera de África, que ocurrió después de que los antepasados ​​de los neandertales llegaran a Europa, y por un linaje más estrechamente relacionado con los seres humanos modernos.

“El ADN mitocondrial (transmitido solo por la madre) y el ADN nuclear (que da una imagen más completa al ser heredado por ambos progenitores) proporcionan dos historias diferentes. En el ADN nuclear los neandertales están más cerca de los denisovanos, mientras que en el mitocondrial están más cerca de los humanos modernos. De hecho, el ADN mitocondrial encontrado en los neandertales llegó más tarde de África, reemplazando el existente con este mitocondrial, más similar al de los seres humanos modernos”, explica a Sinc Cosimo Posth (izquierda), del Instituto Max Planck de Historia de la Ciencia y coautor del estudio.

Por tanto, los análisis del ADN nuclear señalan que los seres humanos modernos se separaron de neandertales y denisovanos hace entre 765.000 y 550.000 años, mientras que el ADN mitocondrial muestra una relación más estrecha y cercana en el tiempo entre los seres humanos modernos y los neandertales.

“El nuevo flujo genético debe provenir de África debido a que es donde los antepasados ​​de los seres humanos modernos estaban viviendo antes de las grandes migraciones desde África hace alrededor de 60.000 y 50.000 años. Como los neandertales están más relacionados con los seres humanos modernos que con los denisovanos solo en el nivel de ADN mitocondrial, y es al contrario en el caso del ADN nuclear, pensamos que una población humana moderna se trasladó de África a Europa y proporcionó el ADN mitocondrial a todos los neandertales estudiados hasta ahora (excluyendo a los de la Sima de los Huesos)”, expone el investigador.

Excavaciones a la entrada de la cueva de Hohlenstein-Stadel en 1937, año en que se descubrió el fémur de Neanderthal / © Photo Museum Ulm.

El ejemplar de la Sima de los Huesos es clave para entender el escenario propuesto. Los homínidos de la Sima son neandertales tempranos en un nivel nuclear y demuestran un ADN mitocondrial más cercano a denisovanos que a los seres humanos modernos. “Esto es lo que esperábamos que ocurriera con el ADN mitocondrial original de todos los neandertales, que más tarde fue reemplazado por el nuevo tipo africano encontrado en todos los neandertales posteriores”, añade el científico.

Este hecho implica que estos homínidos se cruzaron con los neandertales ya presentes en Europa, dejando su huella en las mitocondrias del ADN de los neandertales. El estudio, publicado hoy en Nature Communications, hace retroceder la posible fecha de este evento a entre 470.000 y 220.000 años.

Una relación complicada

Las mitocondrias son la maquinaria productora de energía de las células, tienen su propio ADN, que está separado del ADN nuclear. Asimismo, se heredan de madre a hijo y pueden utilizarse para rastrear los linajes maternos y los tiempos de fraccionamiento de la población. De hecho, los cambios de mutaciones en el ADN mitocondrial con el tiempo se puede utilizar para distinguir los grupos y también para estimar la cantidad de tiempo transcurrido desde que dos individuos compartieron un antepasado común, ya que las mutaciones ocurren a tasas predecibles.

"El hueso, que muestra evidencia de haber sido roído por un gran carnívoro, proporcionó datos genéticos mitocondriales que mostraron que pertenece a la rama neandertal", apunta Posth.

La datación tradicional por radiocarbono no funcionó para evaluar la edad del fémur, por lo que se calculó utilizando la tasa de mutación y resultó tener 124.000 años de antigüedad.

Foto reciente de la entrada de la cueva de Hohlenstein-Stadel / © Photo Museum Ulm

Esto hace que el neandertal, designado HST por los investigadores, sea uno de los más antiguos que tienen su ADN mitocondrial analizado hasta la fecha.

Curiosamente, representa un linaje mitocondrial distinto al de los neandertales previamente estudiados. Las diferencias indican que había más diversidad genética mitocondrial en la población de neandertal de lo que se pensaba anteriormente. Esto sugiere que la población de neandertales era mucho más grande que la que se había estimado para la etapa final de su existencia.

Cronología de la migración

Los científicos proponen un escenario concreto: después de la divergencia del ADN mitocondrial de los neandertales y los humanos modernos (fechado a un máximo de 470.000 años), pero antes de HST y los otros neandertales (hace un mínimo de 220.000 años), un grupo de homínidos se trasladaron de África a Europa e introdujeron su ADN mitocondrial a la población neandertal.

Esta migración intermedia desde África habría ocurrido hace entre 470.000 y 220.000 años. "A pesar del gran intervalo, estas fechas proporcionan una ventana temporal para la posible conectividad de los homínidos y su interacción a través de los dos continentes en el pasado", dice Posth.

Esta afluencia de homínidos habría sido pequeña y no habría tenido impacto en el ADN nuclear de los neandertales. Por el contrario, si fue lo suficientemente grande como para reemplazar completamente el linaje mitocondrial existente de los neandertales.

“Este escenario concilia la discrepancia en el ADN nuclear y las filogenias del ADN mitocondrial de los homínidos arcaicos", explica Johannes Krause (izquierda), también del Instituto Max Planck y coautor del trabajo.

Tener datos nucleares del fémur de HST sería crucial para la evaluación de sus relaciones genómicas con los neandertales, denisovanos y humanos modernos, pero es extremadamente difícil recuperarlo debido a la mala preservación y a los altos niveles de contaminación de humanos modernos. Además, sería necesario contar con datos genómicos nucleares de alta calidad de más de un individuo para investigar plenamente esta propuesta de ola de migración humana fuera de África.

Fuente: SINC | 4 de julio de 2017

 
 
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Comentario por Guillermo Caso de los Cobos el julio 5, 2017 a las 12:58am

En el diario EL Mundo se aporta alguna opinión más que pasamos a recoger a continuación:

Neandertales de la Península Ibérica

Según este estudio ¿existió entonces un neandertal antiguo que fue reemplazado por uno moderno a partir de esta introgresión genética?

"Sí. El ADN neandertal de la Sima de los Huesos en Atapuerca, España, que data de hace 430.000 años, es el más antiguo de esta especie estudiado hasta la fecha. Este neandertal tiene un ADN mitocondrial completamente diferente. Pensamos que ese era el ADN mitocondrial original neandertal, que fue reemplazado por la nueva población que vino de África y que estaba más emparentada con los humanos modernos", ha explicado Posth.

Parece por lo tanto que los neandertales eran más modernos de lo que creíamos. "Parcialmente sí", ha indicado el científico. "Su ADN mitocondrial es más parecido al del humano moderno que el del tipo neandertal original", ha añadido.

Para Carles Lalueza Fox (izquierda), experto en ADN antiguo del Instituto de Biología Evolutiva del CSIC-Universidad Pompeu Fabra, una de los principales novedades que aporta el estudio es la de "explicar una discrepancia notoria en el análisis de los restos de la Sima de los Huesos, donde el ADN mitocondrial era de tipo denisovano y el nuclear de tipo neandertal".

Según el investigador del SCIC las muestras que el equipo alemán ha analizado a partir del fémur es coherente con una migración que habría transformado los linajes mitocondriales con posterioridad a la Sima.

Lalueza ha destacado también la gran heterogeneidad genética que había entre las poblaciones de homínidos del pleistoceno medio, "lo cual sólo puede conseguirse con aislamiento geográfico y temporal. Después de esto, empezó la historia de hibridaciones y de sucesivas migraciones que fueron poniendo en contacto poblaciones antes aisladas", ha aclarado.

A este respecto el español ha recordado las muestras de neandertal que encontraron en la cueva de El Sidrón en Asturias cuyo análisis de ADN mitocondrial realizado en 2005 ya apuntaba "una fecha de todos los mitocondriales neandertales cercana a los 250.000 años, lo que relacionábamos con los máximos glaciales".

Estos análisis de El Sidrón han sido incluidos, junto al de la Sima de los Huesos, en el estudio de Posth sobre el fémur excavado en Alemania para establecer las relaciones evolutivas de las poblaciones de neandertales de las que se dispone ADN mitocondrial.

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